电子密度计测量结果的不确定度评定

綦心

【摘要】 本文对电子密度计在校准过程中的各影响量进行分析，评定了该类仪器示值误差测量结果的不确定度，为该类仪器校准结果的评估提供依据。

【关键词】 电子密度计;示值误差;不确定度

【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2019.05.004

Abstract： The influence quantity of electronic densitometer in the calibration process is analyzed，and the uncertainty of the error measurement results is evaluated，which provides the basis for the evaluation of the calibration results of this kind of instrument.

Key words： electronic densitometer;indication error;uncertainty

电子密度计基于阿基米德原理，用于测量固体样品的密度。被广泛应用于冶金、橡胶、塑胶、电缆、化工、五金加工等行业。该类仪器在使用中有若干因素会对示值误差的测量结果产生影响，不确定度评定也困扰了诸多使用者。

本文针对主要影响因素进行分析，对电子密度计示值误差的测量结果进行不确定度评定。

1 概述

1.1 环境条件

温度20～25 ℃;相对湿度30%～85%。

1.2 测量所用标准

1）标准密度计：测量范围650～2000 kg/m3，分度值0.2 kg/m3;

2）温度计：测量范围0～50 ℃，分度值0.1 ℃;

3）电子天平：最大秤量200 g，分辨力为0.01 g;

4）外径千分尺：测量范围为0～25 mm、分度值为0.001 mm;

5）校准液体：酒精水溶液。

1.3 测量对象

0.5级电子密度计

2 数学模型

3 不确定度传播率

根据上述测量模型，[Δρ]的合成标准不确定度为：

计算灵敏系数为：

因此，[Δρ]的合成标准不确定度可简化为：

4 不确定度评定

4.1 标准密度计引入的标准不确定度[uρ1]

一等标准密度计扩展不确定度[U=0.4]个分度值（[k=2]），此处其分度值为0.2 kg/m3，其标准不确定度为：

4.2 标准密度计修正值引入的标准不确定度[uρb]

一等标准密度计只在主密度点有相应的密度修正值，在其他密度范围，密度修正值只能依赖线性插值或扩展来获得。估计由此带来的影响不超过0.3个分度值，则标准不确定度为：

4.3 温度修正引入的标准不确定度[uρt]

每一次读数中，温度变化均小于规范要求的0.5 ℃，温度变化对液体密度的影响为：

如果使用密度为950 kg/m3的酒精水溶液，液体的密度随温度的变化为0.64 kg/m3 ℃-1，在实验中，温度变化小于0.1 ℃，按均匀分布，其标准不确定度为：

4.4 毛细常数修正引入的不确定度[uρα]

毛细常数修正值[Δρa]与毛细常数差值[Δa]，圆周率[π]，干管直径[D]，液体密度[ρ1]，密度计质量[m]之间的关系式为：

在实验中，校准时使用的液体和标准密度计工作用液相同，此项可忽略不计，则：

4.5 重复测量引入的不确定度[uρ2]

电子密度计由于其数显仪表的特征，其重复性是影响测试结果的重要因素。按照规范要求，重复性应小于0.5 kg/m3。在实验过程中，电子密度计的重复性为0.1 kg/m3。

在此次测量中，重复性测量引入的不确定度用极差法计算，当测量次数为3时[C=1.69]，则：

5 合成标准不确定度[ucrel]

不确定度分量见表3。

合成标准不确定度为：

6 扩展不确定度[U]

取[k=2]，则扩展不确定度为：

7 结语

本文以实例形式、采用绝对不确定度的表示方法，对电子密度计在测量过程中的不确定度分量进行分析，评定了该类仪器示值误差测量结果的不确定度，为以后该类仪器的计量校准工作提供参考。

【参考文献】

[1] 工作玻璃浮计：JJG 42-2001[S].

[2] 李兴华.密度计量[M].北京：中国计量出版社，2002.

[3] 李秀芝，吴淑荣.温度和毛细常数对玻璃浮計示值的影响[J].计量技术，1997（6）：33-34.